在.Net中使用Random的并发问题？

Question

我用Paint.Net插件调试了一些问题,当有几个线程从单个实例调用一个方法时,我偶然发现了Random类的一些问题.

出于一些奇怪的原因,似乎如果我不阻止并发访问,通过同步被调用的方法,我的Random实例开始表现......随机(但在不好的意义上).

在下面的示例中,我创建了几百个线程,它们可以重新调用一个Random对象.当我运行它时,我有时(不总是,但几乎)得到明显错误的结果.如果我取消注释Synchronized方法注释,问题永远不会发生.

using System;
using System.Threading;
using System.Runtime.CompilerServices;
namespace testRandom {

    class RandTest  {
        static int NTIMES = 300;

        private long ac=0;

        public void run() { // ask for random number 'ntimes' and accumulate
            for(int i=0;i<NTIMES;i++) {
                ac+=Program.getRandInt();
                System.Threading.Thread.Sleep(2);
            }
        }

        public double getAv() { 
            return ac/(double)NTIMES; // average
        }
    }

    class Program
    {

        static Random random = new Random();
        static int MAXVAL = 256;
        static int NTREADS = 200;

        //[MethodImpl(MethodImplOptions.Synchronized)]
        public static int getRandInt() { 
            return random.Next(MAXVAL+1); // returns a value between 0 and MAXVAL (inclusive)
        }

        public static void Main(string[] args)      {
            RandTest[] tests = new RandTest[NTREADS];
            Thread[] threads = new Thread[NTREADS];
            for(int i=0;i<NTREADS;i++)  {
                tests[i]= new RandTest();
                threads[i] = new Thread(new ThreadStart(tests[i].run));
            }
            for(int i=0;i<NTREADS;i++)  threads[i].Start();
            threads[0].Join();
            bool alive=true;
            while(alive) { // make sure threads are finished
                alive = false;
                for(int i=0;i<NTREADS;i++)  { if(threads[i].IsAlive) alive=true; }
            }
            double av=0;
            for(int i=0;i<NTREADS;i++)  av += tests[i].getAv();
            av /= NTREADS;
            Console.WriteLine("Average:{0, 6:f2}   Expected:{1, 6:f2}",av,MAXVAL/2.0);

            Console.Write("Press any key to continue . . . ");
            Console.ReadKey(true);
        }
    }
}

输出示例(具有上述值):

Average: 78.98   Expected:128.00
Press any key to continue . . .

这是一个已知的问题吗？从没有同步的多个线程调用Random对象是不正确的？

更新:根据答案,文档声明随机方法不是线程安全的 - mea culpa,我应该已经读过.也许我之前已经阅读过但不认为它如此重要 - 人们可以(懒散地)认为,在两个线程同时进入同一方法的极少数情况下,可能发生的最坏情况是那些调用得到错误的结果 - 不是一个巨大的交易,如果我们没有太在意随机数质量......但问题是真正灾难性的,因为对象是不一致的状态,并从它返回返回不停零-作为注意到这里.

Answer 1

出于一些奇怪的原因

这不是很奇怪的- Random被证明并非是线程安全的.

这是一种痛苦,但这就是生活.有关更多信息,请参阅我在Random上的文章,以及有关如何为每个线程创建实例的建议,以防止在多个线程中使用相同的种子启动.

Answer 2

本Random类不是线程安全的.

来自文档:

Any instance members are not guaranteed to be thread safe

尝试实现该ThreadStatic属性,而不是同步哪个将导致所有线程阻塞.